一種天然植物纖維濾嘴材料的製備方法與流程

2024-03-04 09:18:15 1

本發明涉及一種天然植物纖維濾嘴材料的製備方法，屬於捲菸輔料技術領域。

背景技術：

過濾嘴是指捲菸的上部分，用來濾除一部分吸入煙氣中的焦油，減少吸菸者吸菸後的不適感。隨著科技的發展，過濾嘴本身的種類也發生了很大的變化。

現有技術中，市場上的濾嘴材料主要有4種類型：醋纖濾嘴材料、聚丙烯濾嘴材料、純纖維素濾嘴材料以及含有添加劑的濾嘴材料。醋纖濾嘴對材料煙氣有害成分的截留效果優異，應用廣泛，但其原料二醋酸纖維素片是一種改性再生纖維素，它是以高純度漂白木漿為原料，用醋酐作乙醯化劑，醋酸作溶劑，在催化劑作用下，對木漿纖維素進行乙醯化，經過預處理、醋化、水解、沉析、洗滌、擠壓、乾燥，使得纖維素得到改性，成為可溶於丙酮等有機溶劑，具可紡性的二醋酸纖維素片。醋酸纖維技術由國外幾家大公司壟斷，並且生產二醋酸纖維素片的原料是生長於北美高地的珍稀木材，生產範圍有限，周期長，大大制約了醋纖濾嘴材料的生產規模。生產中用到的有機溶劑對環境汙染比較嚴重，也容易殘留於濾嘴材料而危害捲菸消費者的健康。聚丙烯濾嘴材料對煙氣有害成分的截留效果不如醋纖濾嘴材料，生產過程也影響環保，在捲菸煙氣中有明顯的化學品味道而影響吸味。紙質濾嘴材料由於天然纖維化學結構中富含極性基團，易吸水、吸附各種極性化學物質；纖維表面結構不光滑，截留油性和固體顆粒物質比醋纖濾嘴材料還好，但有明顯的紙味而應用較少。因此，迫切尋找一種抽吸品質好，沒有明顯紙味，環保的濾嘴材料。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題：針對傳統的紙質濾嘴材料對煙氣的抽吸品質差，有明顯的紙味，而使其應用較少的問題，提供了一種天然植物纖維濾嘴材料的製備方法。

為解決技術問題，本發明採用的技術方案是：

（1）取竹節截掉竹節兩端並剖成兩半，得預處理竹節，再按質量比1:10，將預處理竹節置於去離子水中，在40～50℃下浸泡處理30～40min，取出並用鋼針將竹節內的膜層撬起，剝落膜層，得竹膜；

（2）將竹膜浸泡在去離子水中，再加入脂肪酶，靜置30～50min後過濾，得濾渣，將濾渣乾燥後粉碎過篩，得竹膜粉，再將竹膜粉加入殼聚糖溶液中超聲分散，得塗布液；

（3）取普洱茶、金銀花、藿香葉、去離子水中混合均勻後裝入閃式提取器中，在50～60℃下提取2～3min，再經離心分離，得沉澱物和上清液，將上清液濃縮至上清液體積的8～10%，得濃縮液；

（4）將沉澱物加入杉木木漿中混合均勻後打漿，加入濃縮液，攪拌混合均勻後，再加入去離子水稀釋至固含量為3～5%，得紙漿；

（5）按定量為50～60g/m2，用抄紙器將紙漿抄造成溼紙片，再將塗布液按定量為20～30g/m2塗布在溼紙片表面，並在70～80℃下乾燥3～4h，得天然植物纖維濾嘴材料。

步驟（1）所述的竹節為青竹、紫竹、毛竹、箭竹、慈竹、墨竹、方竹中的一種或多種。

步驟（2）所述的脂肪酶用量為去離子水質量的0.015～0.050%。

步驟（2）所述的殼聚糖溶液的質量分數為0.05～0.20%，用量為竹膜粉質量的1～4倍。

步驟（3）所述的普洱茶、金銀花、藿香葉、去離子水的重量份為8～10份普洱茶，5～6份金銀花，2～3份藿香葉，250～300份去離子水。

步驟（4）所述的杉木木漿的固含量為10～20%，使用量為沉澱物質量的20～60倍。

步驟（4）所述的打漿具體為在碎漿機中打漿至叩解度為20～25°sr。

步驟（4）所述的濃縮液加入的量為杉木木漿質量的0.5～2%。

本發明的有益技術效果是：本發明首先剝離竹節內的竹膜並用脂肪酶脫脂，經乾燥粉碎後製得到竹膜粉，利用竹膜粉豐富的羥基、羧基等含氧基團，與具有氨基和羥基的天然高分子材料殼聚糖復配，製得具有比表面積大、結構多樣、可修飾性強的吸附材料，可有效降低煙氣中的自由基和一氧化碳等有害氣體，再以普洱茶、金銀花等為原料進行提取濃縮，得到富含植物香型的濃縮液和濾渣，將濾渣與杉木木漿進行混合打漿，並加入濃縮液製成紙漿，改善紙漿紙味，再將紙漿抄造成溼紙片，並將塗布液塗布於溼紙片表面，經乾燥，即可得到天然植物纖維濾嘴材料。本發明製備的天然植物纖維濾嘴材料抽吸品質好，紙味小，對煙氣的有害成分的截留效果優異，煙氣中焦油含有量可減少至4.2～6.2mg/支，總粒相物含有量減少至9.8～12.5mg/支，具有廣泛的應用前景。

具體實施方式

為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。

取15～20節竹節，截掉竹節兩端並剖成兩半，得預處理竹節，再按質量比1:10，將預處理竹節置於去離子水中，在40～50℃下浸泡處理30～40min，取出浸泡後的預處理竹節並用鋼針將竹節內的膜層撬起，剝落膜層，得竹膜；將竹膜浸泡在1～2l去離子水中，再加入0.3～0.5g脂肪酶，靜置30～50min後過濾，得濾渣，將濾渣置於乾燥箱中，在70～80℃下乾燥1～2h，再將乾燥後的濾渣加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得竹膜粉，稱取1～2g殼聚糖加入1～2l質量分數為2%醋酸溶液中，以300～400r/min攪拌至殼聚糖完全溶解，再加入0.5～1.0g竹膜粉，以300w超聲波超聲分散30～40min，得塗布液；稱取80～100g過40目篩的普洱茶，50～60g過40目篩的金銀花，20～30g過40目篩的藿香葉，加入2.5～3.0l去離子水中，以300～400r/min攪拌20～30min後置於閃式提取器中，在50～60℃下提取2～3min，得混合液；將混合液轉入離心機中，以6000～8000r/min離心分離15～20min，收集上清液和沉澱物，將上清液置於閃式濃縮器中，濃縮至上清液體積的8～10%，得濃縮液；稱取50～60g經離心分離後的沉澱物，加入1～2l固含量為20%杉木木漿中，以300～400r/min攪拌20～30min後轉入碎漿機中打漿至叩解度為20～25°sr，再加入10～20ml濃縮液並加去離子水稀釋至固含量為3～5%，得紙漿；按定量為50～60g/m2，用抄紙器將紙漿抄造成溼紙片，再將塗布液按定量為20～30g/m2塗布在溼紙片表面，隨後轉入乾燥箱中，在70～80℃下乾燥3～4h，得天然植物纖維濾嘴材料。所述的竹節為青竹、紫竹、毛竹、箭竹、慈竹、墨竹、方竹中的一種或多種。

實例1

取20節青竹，截掉竹節兩端並剖成兩半，得預處理竹節，再按質量比1:10，將預處理竹節置於去離子水中，在50℃下浸泡處理40min，取出浸泡後的預處理竹節並用鋼針將竹節內的膜層撬起，剝落膜層，得竹膜；將竹膜浸泡在2l去離子水中，再加入0.5g脂肪酶，靜置50min後過濾，得濾渣，將濾渣置於乾燥箱中，在80℃下乾燥2h，再將乾燥後的濾渣加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得竹膜粉，稱取2g殼聚糖加入2l質量分數為2%醋酸溶液中，以400r/min攪拌至殼聚糖完全溶解，再加入1.0g竹膜粉，以300w超聲波超聲分散40min，得塗布液；稱取100g過40目篩的普洱茶，60g過40目篩的金銀花，30g過40目篩的藿香葉，加入3.0l去離子水中，以400r/min攪拌30min後置於閃式提取器中，在60℃下提取3min，得混合液；將混合液轉入離心機中，以8000r/min離心分離20min，收集上清液和沉澱物，將上清液置於閃式濃縮器中，濃縮至上清液體積的10%，得濃縮液；稱取60g中經離心分離後的沉澱物加入2l固含量為20%杉木木漿中，以400r/min攪拌30min後轉入碎漿機中打漿至叩解度為25°sr，再加入20ml濃縮液並加去離子水稀釋至固含量為5%，得紙漿；按定量為60g/m2，用抄紙器將紙漿抄造成溼紙片，再將塗布液按定量為30g/m2塗布在溼紙片表面，隨後轉入乾燥箱中，在80℃下乾燥4h，得天然植物纖維濾嘴材料。

實例2

取15節墨竹，截掉竹節兩端並剖成兩半，得預處理竹節，再按質量比1:10，將預處理竹節置於去離子水中，在40℃下浸泡處理30min，取出浸泡後的預處理竹節並用鋼針將竹節內的膜層撬起，剝落膜層，得竹膜；將竹膜浸泡在1l去離子水中，再加入0.3g脂肪酶，靜置30min後過濾，得濾渣，將濾渣置於乾燥箱中，在70℃下乾燥1h，再將乾燥後的濾渣加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得竹膜粉，稱取1g殼聚糖加入1l質量分數為2%醋酸溶液中，以300r/min攪拌至殼聚糖完全溶解，再加入0.5g竹膜粉，以300w超聲波超聲分散30min，得塗布液；稱取80g過40目篩的普洱茶，50g過40目篩的金銀花，20g過40目篩的藿香葉，加入2.5～3.0l去離子水中，以300r/min攪拌20min後置於閃式提取器中，在50℃下提取2min，得混合液；將混合液轉入離心機中，以6000r/min離心分離15min，收集上清液和沉澱物，將上清液置於閃式濃縮器中，濃縮至上清液體積的8%，得濃縮液；稱取50g中經離心分離後的沉澱物，加入1l固含量為20%杉木木漿中，以300r/min攪拌20min後轉入碎漿機中打漿至叩解度為20°sr，再加入10ml濃縮液並加去離子水稀釋至固含量為3%，得紙漿；按定量為50g/m2，用抄紙器將紙漿抄造成溼紙片，再將塗布液按定量為20g/m2塗布在溼紙片表面，隨後轉入乾燥箱中，在70℃下乾燥3h，得天然植物纖維濾嘴材料。

實例3

取17節方竹，截掉竹節兩端並剖成兩半，得預處理竹節，再按質量比1:10，將預處理竹節置於去離子水中，在45℃下浸泡處理35min，取出浸泡後的預處理竹節並用鋼針將竹節內的膜層撬起，剝落膜層，得竹膜；將竹膜浸泡在1l去離子水中，再加入0.4g脂肪酶，靜置40min後過濾，得濾渣，將濾渣置於乾燥箱中，在75℃下乾燥1h，再將乾燥後的濾渣加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得竹膜粉，稱取1g殼聚糖加入1l質量分數為2%醋酸溶液中，以35-r/min攪拌至殼聚糖完全溶解，再加入0.6g竹膜粉，以300w超聲波超聲分散35min，得塗布液；稱取90g過40目篩的普洱茶，55g過40目篩的金銀花，25g過40目篩的藿香葉，加入2.7l去離子水中，以350r/min攪拌25min後置於閃式提取器中，在55℃下提取3min，得混合液；將混合液轉入離心機中，以7000r/min離心分離15～20min，收集上清液和沉澱物，將上清液置於閃式濃縮器中，濃縮至上清液體積的8～10%，得濃縮液；稱取55g中經離心分離後的沉澱物，加入1l固含量為20%杉木木漿中，以350r/min攪拌25min後轉入碎漿機中打漿至叩解度為24°sr，再加入15ml濃縮液並加去離子水稀釋至固含量為4%，得紙漿；按定量為55g/m2，用抄紙器將紙漿抄造成溼紙片，再將塗布液按定量為25g/m2塗布在溼紙片表面，隨後轉入乾燥箱中，在75℃下乾燥4h，得天然植物纖維濾嘴材料。

將實例1至實例3製備的天然植物纖維濾嘴材料置於濾棒成型機中卷製成長度為120mm，圓周值為22mm的濾棒，採用與紅南京產品相同的製備條件，待製備結束後，對其進行抽吸7口，並對煙氣化學成分進行檢測分析，檢測數據如表1。

表1

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。